超越可见：仿生红外自适应材料

      “适者生存”是一个简单而有力的自然适应生物学概念。自然选择是物种适应其不断变化的环境的过程。通过自动改变其外观和功能，生物有机体或系统可以智能地感知周围环境并做出反应，以更好地生存和繁殖下一代。有趣的是，自然界的许多生物（如响尾蛇、吸血蝙蝠、撒哈拉白蚁、甲虫、蝴蝶等）都具有惊人的红外适应能力，它们能够主动地操纵自身的红外辐射，并能够感知外部的红外辐射，以达到通信、探测、伪装、热管理等目的。红外辐射通常被称为“热辐射”，受生物红外适应性的启发，人们广泛探索先进的红外适应性材料及其在多种红外技术中的实际应用，如通信技术、气候学、天文学、医疗保健等领域。随着先进红外传感技术的发展，红外伪装技术逐渐成为一种重要的红外隐身技术。红外传感和伪装技术在目标跟踪、自适应隐身等领域得到了广泛的应用。受到自然界生物的启发，研究人员致力于开发先进的红外自适应材料，并探索了它们在智能伪装、热管理、生物医学和许多其他与红外相关的技术领域中的应用。

       近日，天津大学材料科学与工程学院王玲教授、封伟教授和美国肯特州立大学李全教授团队综述了仿生红外自适应材料的最新进展及其应用前景。目前还没有一篇综述将红外自适应材料这一蓬勃发展的话题放在单一的框架下论述。本文提供了最新的仿生红外自适应材料的发展，重点是光与物质的相互作用、基本现象和由此产生的技术应用。红外光与适应性材料的相互作用主要表现在两个方面：一、具有工程纳米结构的适应性材料可用于光学调制来自物体的太阳辐射或红外辐射（发射、反射、透射、吸收等），从而催生了先进的智能热伪装技术，可以隐藏目标，并为节能绿色建筑和个人热管理提供白天辐射冷却。二、远程红外光线，特别是无形的近红外光谱与上级组织穿透深度，可用于控制自适应材料分子的结构和功能超分子和宏观水平（自我检测组装、光化学、超分子纳米结构等），拥有巨大的潜力在不同领域如生物技术和软体机器人。文章首先介绍了近年来为红外伪装技术开发生物自适应材料的努力。根据Stefan‐Boltzmann定律，红外伪装可以通过发射工程或热隐身来实现。接着又讨论用于红外辐射冷却的生物自适应材料的发展。辐射冷却可以通过发展先进功能材料或纳米结构太阳能、优异的红外大气透明窗、拥有巨大的发展潜力的第二代能源高效绿色建筑和先进的智能个人热管理系统。另外，还展示了仿生自适应材料的近红外应用，包括近红外触发的生物技术、近红外光驱动的软机器人和近红外光驱动的超分子纳米系统。讨论了仿生红外自适应材料的基本设计和合成策略，重点讨论了它们的性能、机理和重要应用。最后，本文就仿生自适应材料、先进红外技术及其应用前景进行了展望。相关研究发表在《Advanced Materials》上。(徐锐)

       文章链接：Yang, X. Zhang, X. Zhang, et al. Beyond the Visible: Bioinspired Infrared Adaptive Materials. Advanced Materials, 2021. https://doi.org/10.1002/adma.202004754